JP2007136957A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録速度の向上によって記録ヘッドへのインク供給が非脱気インクでの大量供給となり、装置インク供給路上に脱機装置を設置する必要がある。完全な遮気性チューブがないため脱機装置を極力、記録ヘッド近傍に設置したいが、その構成・形状上の課題がある。
【解決手段】 脱機装置内配置の中空繊維束脱気モジュール表面の負圧作用空間を各脱気モジュールで同一共通空間とし設置性が向上させたことを特徴とする脱機装置
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェットヘッドよりインク滴を吐出してイメージを被記録媒体に記録するインクジェット記録装置の、インク脱気装置に関するものである。

通常のインクジェット記録装置は、インク供給タンクからチューブを介してインクの供給を受けるインクジェットヘッドを被記録媒体の記録媒体幅方向に往復動作させてイメージを記録する。ところで、インクジェット記録装置は、インクジェットヘッド内の圧力発生室のインクを加圧してインク滴を吐出させるため、インクに気泡が含まれているとインクの加圧が低下し、インク滴の吐出性能も低下する。このためインク供給タンクとなるインクに溶存空気を含まないように工場で十分に脱気したインクを空気遮蔽袋に充填したインクカートリッジが商品として提供され、使用している。しかしながら、大判の記録媒体にイメージを記録するインクジェット記録装置にあっては、記録時に大量のインクを消費する。このため前記のインクカートリッジでは交換作業が煩雑になり作業効率が低下することから、インクジェットヘッドとインク供給タンク間のインク供給路に脱気装置が設けられる。脱気装置は、脱気モジュール、負圧(真空)ライン１、真空ポンプから構成される。真空ポンプが動作すると、負圧(真空)ラインを経由し脱気モジュールの内部において、真空部と接触するインクの表面で、インクから空気が除去され脱気される。このような脱気装置を用いたインクジェット記録装置が提案されている。（例えば、特許文献１、２参照）。また、脱気モジュールにここで示したような気体透過性のある中空糸を複数本束ねて、中空糸の中にインクを通過させ中空糸の外側から負圧（真空）引きすることによってインク中にとけ込んでいる気体を取り除く方法（中空繊維束フィルター）を用いた具体例が提案されている。（例えば、特許文献３、４参照）。一方、このような脱気方法で構成された脱気装置をインクジェット記録装置に組み込んだものも提案されている。（例えば、特許文献５、６参照）
特開２００４−１７４７９３号公報 特開２００４−１７５１７号公報 特開平１１−２０９６７０号公報 特開平５−１７７１２号公報 特開平１１−４８４９１号公報 特開平１１−４８４９３号公報

近年、インクジェット記録装置はインクジェットヘッドの性能向上等により記録速度が速くなり、供給インク量が増えることで脱気処理能力も増え、上記のような脱気装置を使用した場合の中空繊維束からなる脱気モジュール形状が益々大きくなり、また、脱気装置を用いた場合は、真空ポンプにより脱気するため、インクジェット記録装置で使用するインク色ごとに脱気装置が必要となり負圧(真空)ラインも増えることで煩雑化すると共に装置内に設置する場所が制約されてしまう。しかしながら、インクジェットヘッドを被記録媒体の記録媒体幅方向に往復動作させるインクジェット記録装置は、インク供給タンクからチューブを介して接続されている。現時点において前記チューブは、チューブ本来の屈曲性等と気体透過性を兼ね備えたものはなく、脱気装置を通して脱気したインクはチューブ内に滞留することでインクの脱気率が経時的に低下してしまう。したがって、インクジェット記録装置停止時を考慮した場合、極力無駄となるインクを無くすにはインクジェットヘッドと脱気装置間を短くする必要がある。しかしながら従来の脱気装置では、前記配置・設置上の制約によりインクジェットヘッドと脱気装置間を短く配置することができない欠点があった。 そこで、本発明は、かかる短所を改善し、脱気装置の構成・脱気モジュールの配置効率をより向上させ、小型・軽量・設置性の向上を図ることができる脱気装置とそれを使用したインクジェット記録装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明のインクジェット記録装置は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給タンクと、インクジェットヘッドとインク供給タンクをつなぐインク供給路と、インク供給路に設けられ、負圧の作用を受ける中空繊維束からなる2つ以上の脱気手段と脱気手段を内包する全体気密空間とからなる脱気装置と、から構成される。

上記の課題解決手段の作用は次の通りである。気密空間を複数の脱気手段で共通にしたことにより、装置の小型化が図れる。また、気密空間内に１つの脱気手段を配置する場合に比べて、脱気手段の表面積が大きくなり、効率よく脱気することが出来る。また、脱気手段ごとに異なる色のインクを供給した際にも、この全体気密空間を負圧引きすることで複数色のインクを同時に脱気することができる。

上述したように本発明の脱気装置は、インクジェット記録装置に搭載される複数インク色のインクに対応する脱気モジュール各中空繊維束外側から負圧（真空）引きされる空間を同一空間と形成することで脱気装置をコンパクト・軽量に且つ、負圧（真空）ラインを削減しうることで設置性の向上を図り、キャリッジ上に搭載されたインクジェットヘッド近傍に設置することができるインクジェット記録装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す構成図である。図１において、インクはインク供給タンク１からポンプ２によってインクジェットヘッド６の一定水頭値に制御する機能を有するサブタンク３にインク供給チューブ２ａを介して供給される。サブタンク３に供給されたインクは、インク供給チューブ３ａを介して往復動作可能なキャリッジ４に配置された脱気装置５に送液され、前記脱気装置５で流入インクから所定空気が脱気されたインクがインク供給チューブ６ａを介してインクジェットヘッド６へ供給される。前記のインク供給システムは、インクジェット記録装置に搭載されるインク色・種ごとに設けられ、本模式図では代表的に１色（種）の構成を示している。

上述のインク供給システムを有するインクジェット記録装置での記録を説明する。キャリッジ４は、インクジェットヘッド６を搭載し、インクジェットヘッド６下部に配した図示しない被記録媒体上を被記録媒体の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能に図示しないガイド部材で支持されている。また、主走査方向の非印字領域外にインクジェットヘッド６の洗浄等を行なうサービスステーションが設けられており、このサービスステーションには、インクジェットヘッド６のノズル形成面を封止するキャッピング部７が配設されている。このキャッピング部７には、吸引ポンプ８により負圧を印加することができ、また更にキャッピング部７の負圧状態を開放可能なように大気開放弁９も設けられている。このように構成することにより、インクジェットヘッド６内に堆積したゴミ等の除去（クリーニング動作）、及び装置内へのインクの初期充填動作が実行可能となっている。上述の装置構成において、インクジェットヘッド６へのインク供給・インク吐出準備が整うと外部ホストからの印字信号が図示しない制御基板を介し、図示しないキャリッジ４駆動系・インクジェットヘッド６に伝達、印字信号に対応してインク滴を被記録媒体上に吐出し、イメージ画像を形成する。

図２〜図８は、上記インクジェット記録装置のインク供給システム上に配置される本発明の脱気装置を説明するもので、図２は、本発明の脱気装置の実施形態に係る概観斜視図である。図３は本発明実施形態の図２のＡＡ方向より断面とした要部断面を示す図である。図４は本発明実施形態の図２のＢＢ方向より断面とした要部断面を示す図である。

図５は他実施形態の脱気装置の実施形態に係る概観斜視図である。図６は他の実施形態図５のＣＣ方向より断面とした要部断面を示す図である。図７は他の実施形態図５のＦＦ方向より断面とした要部断面を示す図である。また、図８は、本発明の脱気装置に装填される中空繊維束フィルターで構成された脱気モジュールの概観斜視図である。

図２、図５に示す脱気装置５は、本発明においては脱気インクの特性を十分確保するためインクジェットヘッド６近傍のキャリッジ４上に配置されているが、インク滞留時の特性を議論しなければインクジェット記録装置上のインク供給タンク１より下流のインク供給システム上に配置してもよい。図２、図５において脱気装置５は、ユニット的な構成として中空繊維束フィルターで構成された脱気手段である脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａ、前記脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの所定外層を負圧（真空）引きする真空ポンプ１０、前記真空ポンプ１０と脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａを接続する負圧(真空)ライン１０ａにより構成される。図８での脱気モジュール５０ａは、インク供給方向（Ｅ）に気体透過性のあるファイバを一端が他端に連通する通孔を備えた中空繊維を束ね、これら両端部５０ｃ・中間部５０ｄをプラスチック材料にて結束構成し、モジュール化している。前記両端部５０ｃには開口部がなく、外気との接触は図れず前記中空繊維束を上下端で強固に保持している。中間部５０ｄには、中空繊維束を保持すると共に外気との接触が可能なように部分的な開口部が設けられている。本脱気モジュール5０aの脱気方法は、インク供給方向（Ｅ）に前記中空繊維束をインクが流動する際、外気との接触可能な中間部５０ｄを負圧（真空）にすることによって流動インクに溶け込んだ気体（空気）を除去し脱気を行う。次に上記脱気モジュール５０ａと、同様の構成の脱気モジュール５０ｂ、５１ａ、５２ａとを脱気装置５として形成した実施形態での説明を行う。

図２〜図４、図８において、サブタンク３に貯留したインクは、インク供給路であるインク供給チューブ３ａ、３ｂ、３ｃを介して脱気装置５に導かれる。脱気装置５には流入口としてインク供給チューブ３ａ、３ｂ、３ｃを圧入接続可能な竹の子形状を有する接続部が、排出口としてインクチューブ６ａ、６ｂ、６ｃに接続される前記同接続部が気密設置される。本実施形態では１つの脱気装置５に対し前記インク供給路を３経路接続可能な構成としたが、設計的には接続経路数を限定するものではない。脱気装置５は、耐インク性あるプラスチック材質で図３、図４に示すように上下二体に着脱分離可能で、上下二体のカバー接合部には気密性を確保するために耐インク性を有するゴム製のシール部材２１が設置・構成されている。前記上下カバーを図示しない固定部材で固定することで脱気装置５の上下カバー内の空間は気密性が保持される。

前記気密空間に脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａが中空繊維束の通孔・鉛直方向の所定位置に配置される。各脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの上下両端部５０ｃ、５１ｃ、５２ｃには前記脱気装置５の上下カバーの各々に所定気密空間を保持するための耐インク性を有するゴム製のシール部材２２が設置構成され、各脱気モジュールごとの各脱気モジュールを介した上下インク供給路に前記脱気装置５の上下カバーとに閉鎖された気密空間が構成される。前記気密空間はインクが流動する際、インク流入・排出での流線の拡大/縮小による圧力損失となるため本実施形態では実験結果をもとにした所定空間形状とした。上記構成により、各インク供給路に配置された各々の脱気モジュールは各インク供給路において中空繊維束の通孔方向に対し気密性が保持されることになる。前記各脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの中間部５０ｄ、５１ｄ、５２ｄと脱気装置５の上下カバー内の空間は、各々気密空間５０ｅ、５１ｅ、５２ｅを形成している。これらの気密空間５０ｅ、５１ｅ、５２ｅは、共通気密空間５ｆによって連通されて、１つの全体気密空間５ｇを形成している。ここで、共通気密空間５ｆは、脱気モジュール５内空間の上端付近に設けられている。ここで全体気密空間５ｇは、気相的には同一の共通空間であるが、液相的には異なる。つまり、気密空間５０ｅ、５１ｅ、５２ｅは各脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａごとに壁で仕切られた隔離空間を構成する。前記隔離された各気密空間５０ｅ、５１ｅ、５２ｅの脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａ下端部５０ｃ、５１ｃ、５２ｃ近傍には図示しない排出用の開閉弁にチューブ接続される竹の子形状を有する接続部（矢印Ｄ）が気密設置され、所定距離離れた上部には、図示しない液面センサにチューブ接続される竹の子形状を有する接続部（矢印Ｓ２）が気密設置される。本例では前記液面センサには市販の非接触型圧力センサを用い液体の有無の検出を行う。

また、前記気相的に共通気密空間5ｆの脱気装置５下カバー部の一部には圧入接続可能な竹の子形状を有する接続部が気密設置され、負圧(真空)ライン１０ａから真空ポンプ１０までの気密空間ラインが形成される。本実施形態では、前記真空ポンプ１０は小型・軽量化の観点より市販のチューブポンプ方式を選定したが、ポンプ方式については効率良く負圧(真空)を掛けられれば限定するものではない。

上記構成において真空ポンプ１０が動作し、全体気密空間５ｇが所定の負圧（真空）環境下となるとインクジェットヘッド６へのインク流入動作が開始され、脱気装置５流入口３ａ、３ｂ、３ｃから流入したインクが矢印Ｅ方向に脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの断面５０ｂ、５１ｂ、５２ｂを介し中空繊維束に流れ込み脱気装置５上部の排出口６ａ、６ｂ、６ｃへと流れる。流れ込んだインクは、各脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの中間部５０ｄ、５１ｄ、５２ｄに作用している負圧(真空)の作用を受け、溶存している空気を分離され、真空ポンプ１０により大気排出される。本実施形態では、インク初期充填時の脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａ内に初期的に滞留する空気の空気除去を効率的に行うために、インクの流出入を矢印Ｅ方向（鉛直方向）の下入れ・上出しの方向とした。今、この真空ポンプ１０により大気排出する際、本脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの性能上で排出空気と一緒に微量の脱気インクが脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａ中間部５０ｄ、５１ｄ、５２ｄより全体気密空間５ｇに染み出してくる。

この染み出してくる脱気インクが、脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａ中間部５０ｄ、５１ｄ、５２ｄの負圧(真空)との接触する面を覆うことで脱気効率の低下を引き起こすと共に、染み出してくる脱気インクは流入インクの特徴を有し、色種等が異なると全体気密空間５ｇの底部で混色（混合）が生じ、インクジェットヘッド６に供給されるインクに機能上の問題を引き起こすことになる。本実施形態では前記機能障害を回避するため、気相的に共通である全体気密空間ｇの中で、各脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの下部に液層的に隔離された気密空間５０ｅ、５１ｅ、５２ｅを形成することで染み出して底部に溜まってくる所定量の脱気インクにおいて混色(混合)が生じない構成とした。

また、本実施形態においては、脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａにそれぞれ色の異なるインクを供給したが、同色のインクを供給することも可能である。

また、前記各気密空間５０ｅ、５１ｅ、５２ｅには、染み出してくる脱気インクの液面レベルを検出する液面センサが接続部（矢印S1〜S3）上に設けられており、各液面センサで染み出してくる脱気インクを検出すると、前記接続部（矢印Ｄ）に接続された開閉弁を動作することで染み出し脱気インクを共通気密空間５ｆに達する前に排出することができる。本実施形態では前記排出用の配管流路を１経路にまとめ、流路集結した箇所に開閉弁を１つ設け、手動動作としたが市販の電磁弁等を活用することで自動的に行うことは可能である。このように保守的な動作を行うことで前記機能障害を回避することができ、本実施形態では、真空ポンプ１０を０．１ａｔｍ以下に負圧（真空）にすることでインクを１分間に５０ｍｌ流した時、インク中の空気は飽和状態の２０％以下に脱気し、維持することが可能となった。

つぎに、本発明の他の実施形態を図５〜図７、図８に基づいて説明する。本実施形態は、図５〜図７に示すように脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａを構成する構成部材、動作は基本的に同一である。本実施形態での狙いは、脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの部材構成の利点を最大限に利用し、前記実施形態での接続部（矢印S1〜S3）、接続部（矢印Ｄ）をより簡略化を図り、本発明の効果を更に向上を図ったものである。本実施形態においては、脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａごとに気密空間５０ｅ、５１ｅ、５２ｅが設けられることはなく、全ての脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａがひとつの全体気密空間５ｇに収まっている。

脱気モジュール5０ａの下端部５０ｃは、プラスチック材料にて結束構成され、脱気装置５の下ケースとの気密設置も前記実施形態と同一であるため、脱気モジュール5０ａの主構成である中空繊維束とも気密隔離される。つまり、脱気により染み出してくるインクが、全体気密空間５ｇの底に溜まった場合にも、脱気モジュール５０ａ、５１ａ、５２ａの中間部５０ｄ、５１ｄ、５２ｄの最下部の開口部まで到達しないうちは、混色は生じない。前記気密隔離された空間は、前記実施形態で液相的に隔離された気密空間５０ｅ、５１ｅ、５ｅと同一の機能を有することになる。したがって、前記脱気モジュール5ａ下端部５ｃと脱気装置５の下ケースで形成される気密空間に前記実施形態での接続部（矢印S1）、接続部（矢印Ｄ）を設け、各接続部上に図示しない液面センサと排出用開閉弁を設けることで前記実施形態から更に構成部材の簡略が図れる。

以上のことにより、小型・軽量・設置性が良く且つ、インク脱気効率を安定的に維持することのできる脱気装置５をキャリッジ４上に設置することでインク液滴を安定して吐出することの出来る安定性の高いインクジェット記録装置を実現することが出来る。

本発明のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模 式的に示す構成図 本発明の脱気装置の実施形態に係る概観斜視図 本発明の実施形態である図２のＡＡ方向より断面とした要部断面図 本発明の実施形態である図２のBB方向より断面とした要部断面図 本発明の脱機装置の他実施形態に係る概観斜視図 本発明の実施形態である図５のCC方向より断面とした要部断面図 本発明の実施形態である図５のFF方向より断面とした要部断面図 本発明の脱気装置に装填される中空繊維束フィルターで構成された脱気モジュ ールの概観斜視図

符号の説明

１ インク供給タンク
３ サブタンク
３ａ インク供給チューブ
４ キャリッジ
５ 脱気装置
５０ａ 脱気モジュール（脱気手段）
５０ｃ 脱気モジュール両端部
５０ｄ 脱気モジュール中間部
５０ｅ 気密空間
５ｆ 共通気密空間
５ｇ 全体気密空間
６ インクジェットヘッド
６ａ インク供給チューブ
１０ 真空ポンプ
１０ａ 負圧(真空)ライン

Claims (7)

1. 被記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給タンクと、
   前記インクジェットヘッドと前記インク供給タンクをつなぐインク供給路と、
   前記インク供給路に設けられ、負圧の作用を受ける中空繊維束からなる2つ以上の脱気手段と前記脱気手段を内包する全体気密空間とからなる脱気装置と、を有するインクジェット記録装置。
2. 前記全体気密空間が、前記脱気手段ごとに設けられた気密空間と、前記気密空間を連通する共通気密空間とからなることを特徴とする、請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記全体気密空間にインク検出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
4. 前記気密空間にインク検出手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
5. 前記全体気密空間下部にインク排出手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項３記載のインクジェット記録装置。
6. 前記気密空間にインク排出手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項４記載のインクジェット記録装置。
7. 前記脱気装置が、前記被記録媒体に対し往復駆動するキャリッジ上に設けられたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。

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